Как я повышал эффективность входной цепи самодельного приёмника на частоте 3 МГц.

 Мой самодельный приёмник прямого усиления и конвертер с переносом частоты 3 МГц в СВ диапазон отлично принимали любителей радио с лоджии на первом этаже. Но с приходом холодов находиться на лоджии стало неуютно, а в квартире сетевые провода забивали диапазон помехами. Как изменится качество приема, если повысить эффективность и помехозащищённость входной цепи?

 Напомню, что антенной был ферритовый сердечник длиной 11 см неизвестной марки, имеющий 25 витков провода с диаметром  0,5 мм с  катушкой связи – 7 витков проводом с диаметром 0,2 мм.

 Время вспомнить о пеленгаторных антеннах. Так, в соревнованиях по радиоориентированию «Охота на лис», на частоте 3,75 МГц (80 м) встречаются такие ферритовые антенны, которые обладают лучшей компактностью в сравнении с рамочными антеннами.

Фото 1. Пеленгаторная антенна.

Я продольно разрезал баночку ёмкостью 0,45 – 0,5 литров из-под пенистого напитка и в одной её половинке поместил ферритовую антенну, и  уровень помех реально снизился в городской квартире. Особенно эффективно с таким пеленгатором работает приёмник прямого усиления. Из-за своей низкой селективности он принимает несколько передатчиков из разных регионов, так как имеет широкую полосу приёма (100 кГц), а поворачивая пеленгатор в ту или иную сторону можно настраиваться на разных корреспондентов.

 Кстати, из справочника по антеннам узнал, что эффективность ферритовой антенны практически равна рамочной, если длина ферритового стержня равна диаметру рамочной антенны.

  Это подтолкнуло меня поменять ферритовый стержень на известную марку М400НН со стандартной длиной 20 см и диаметром 10 мм, и я решил опытным путём проверить, как провод литцендрат повлияет на эффективность антенны. Такой провод состоит из нескольких изолированных медных проводов. Кто собирал детские наборы приёмника «Юность» должны вспомнить его ферритовую антенну на СВ с таким проводом.

Фото 2. Ферритовая антенна. 23 витков 5 проводами 0,2 мм.

 Чтобы убедиться в достигнутом эффекте, пришлось собрать настроечную схему, для сравнения полученных результатов. Настраиваться по эфиру сложно, так как прохождение радиоволн на этой частоте зависит от времени суток и состояния ионосферы, от которой идёт отражение.

 Входное устройство, состоящее из ферритовой антенны и эмиттерного повторителя удобно настроить отдельно, используя высокочастотный генератор и осциллограф. Выход ВЧ генератора через последовательно соединённые конденсатор 560 пФ и резистор 50 Ом я загружал на рамку (такой рамкой комплектуются музыкальные центры).

Фото 3.
Рамка от музыкального центра.

 Сверху на рамку, используя картонную коробку, укладывал входное устройство с ферритовой антенной. Расстояние между рамкой и ферритовой антенной около 6 см. Устанавливал на генераторе частоту 3 МГц, уровень выхода 30 мВ. Ориентировал ферритовую антенну по максимальному уровню сигнала на выходе. При разных вариантах исполнения входного устройства  уровень на выходе менялся от 30 до 200 мВ.

Рис.1 Схема настройки. 1 - ВЧ генератор, 2 - рамочная антенна, 3- входное устройство, 4 - осциллограф.

 Коэффициент передачи возрос в три раза, когда я отказался от катушки связи, а использовал полное включение контура. Кстати, согласно справочникам по ферритовым антеннам, катушку связи не рекомендуют применять, так как она создаёт дополнительный резонанс, который усиливает индустриальные помехи.

 Коэффициент передачи увеличился в два раза, когда я вместо провода 0,5 мм  использовал самодельный  литцендрат, пять параллельных медных изолированных проводов диаметром 0,2 мм.

 Для повышения входного сопротивления входной цепи, в целях сохранения добротности контура, я применил составной эмиттерный повторитель. Его измеренное входное сопротивление на частоте 3 МГц составило 12 кОм. Можно использовать истоковые повторители (полевые транзисторы) и радиолампы, но это по желанию.

Рис 2. Схема входного устройства.

Рис. 3 Схема для измерения входного сопротивления на частоте 3 МГц.
Переменный резистор R увеличиваю от 0 до значения, когда уровень на выходе входного устройства уменьшится в два раза (6 дБ). Измеренное значение номинала резистора - есть входное сопротивление согласующего каскада.

После этих опытов я продвинулся, точнее, отодвинулся от окна лоджии вглубь комнаты на 1 метр, используя приёмник прямого усиления.

Рис.4 Эскиз платы согласования.

         Входное устройство, как дополнительная антишумовая антенна для приёмника.

 Если к промышленному приёмнику с КВ диапазоном и с внутренней ферритовой антенной на частоте 3 МГц  подключить к гнезду его внешней антенны несколько метров провода, то приём забьётся помехами.  Если к гнезду внешней антенны подсоединить входное устройство, что на рисунке 2, разместив ферритовую антенну параллельно внутренней, и должным образом их ориентировать, то уровень полезного сигнала заметно возрастает.  

                 Какие ещё будут варианты?

На самом деле здесь можно не останавливаться, совершенствуя и совершенствуя свою конструкцию.

Так, эффективность ферритовой антенны зависит от диаметра и длины сердечника и на практике ферритовые стержни стягивают вместе, увеличивая, таким образом, диаметр. Очень дорогая методика.

Я пока остановился на двух ферритовых стержнях, используя различные схемы их включения.

 Ещё 46 лет назад в журнале «Радио» 1975. 09 была собрана входная цепь с двумя магнитными антеннами и опробована на нескольких приёмниках прямого усиления в диапазонах ДВ и СВ. Статья называется «Приёмник прямого усиления с симметричной входной цепью», автор В. Морозов.

Рис. 5 Приёмник прямого усиления с симметричной входной цепью. "Радио" 1975. 09.

 Моя задача сводилась к переносу этой входной цепи в диапазон КВ, в схему своего самодельного приёмника на 3 МГц.

  С одной стороны для моего варианта решение упрощалось, так как я не планировал обеспечивать перестройку в широком диапазоне частот, а настроить контура только на участок КВ диапазона в районе 3 МГц. Однако с предложенной симметричной входной цепью в выбранном диапазоне не получалась приемлемая частотная характеристика (АЧХ). Два резонансных горба (2,7 МГц и 3,3 МГц), как у жирующего верблюда, не хотели сближаться друг с другом, обеспечивая провал между двумя резонансами в 10 дБ.

 Как вариант, второй ферритовый стержень я использовал в качестве последовательного резонансного контура, включив его между входным устройством и входом приёмника, расположив оба сердечника параллельно на расстоянии 6 см, соблюдая намотку проводов в одном направлении. И хотя его резонанс второго контура не очень острый, но индустриальные помехи заметно утихли, а маломощные, и отдалённые радиостанции выплыли из уровня шума.

Рис. 6 Вариант с двумя сердечниками.

Я, думаю, что не остановлюсь на достигнутых результатах, и возможно, статья будет продолжена.

P.S.

 Как я думал, так и получилось. Выждав определённое время, и заметив некоторый интерес к посту, я продолжил свои опыты с ферритовыми стержнями. Не счесть, сколько унылых зимних вечеров я потерял. Чего я только не вытворял с входными устройствами: объединял контура параллельно, соединял катушки последовательно, собирал полосовой фильтр в виде связанных контуров, но желаемого эффекта достиг путём их сложения с использованием двух согласующих устройств. Таким образом, я отодвинулся от окна ещё на 1 метр и при первом включении, на приёмник прямого усиления принял:

        «Радио Ураган», город Тамбов. 2022. 01. 12. 19 ч. 05 м.

А это в прямой видимости составит  419 км.  

Рис. 7. Входное устройство с двумя ферритовыми антеннами.
L1, L2, L3 - 10 мкГн.   L4 - 1,5 мкГн.

Фото 4. Конструкция входного устройства.

 Такое соединение контуров дало прирост усиления на 6 дБ (в два раза) и сужение полосы пропускания в 1,4 раза. Фильтр по выходу (L1 – L4) дополнительно ослабляет индустриальные помехи.  Фильтр очень простой. Я использовал номиналы катушек, которые были у меня в наличии.

              Настройка входной цепи осуществляется следующим образом.

 Поочерёдно настраивал каждый контур со своим согласующим устройством, а затем объединял согласующие устройства и повторял подстройку контуров. Расстояние от рамки, нагруженной на генератор, до согласующих устройств устанавливал не менее 20 см.

                                                            Магнитная антенна «сковородка».

Фото 5. Магнитная антенна "сковородка".

 А это продолжение поста я хотел дотянуть до первого апреля и представить в виде шутки, но возвращаясь к пеленгаторным антеннам, могу только добавить, что с конструкцией, положенной в сковородку, я ещё на 1 метр отодвинулся от окна вглубь комнаты, принимая любителей радио.